KR20050064138A - 액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치와 이를 이용한로딩 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 반전 장치를 이용하지 않고 기판을 반전시킬 수 있고, 대형 사이즈의 기판 처짐을 방지하여 보다 용이하게 합착 장치에 로딩할 수 있는 액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치와 이를 이용한 기판 로딩 방법에 관한 것으로, 각 로봇 핑거에 일정 간격을 갖고 형성되어 기판을 흡착하기 위한 복수개의 흡착 패드를 갖는 아암을 구비한 로더와, 상부 스테이지에 상하 운동 가능하도록 설치되어 로딩되는 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀을 구비한 합착 장치를 구비하여, 상기 로더가 흡착 패드를 이용하여 기판의 배면을 흡착 지지하고 상기 기판을 반전시키는 단계와, 상기 반전된 기판을 상기 합착 장치의 상부 스테이지 하측에 위치시키는 단계와, 상기 상부 스테이지에 설치된 흡착 핀을 하강하여 상기 흡착 핀을 통해 상기 기판의 배면을 흡착하는 단계와, 상기 흡착 패드의 흡착력을 해제하고 상기 로더가 합착 장치로부터 배출되는 단계와, 상기 흡착 핀을 상승하여 상기 기판을 상기 상부 스테이지에 고정시키는 단계로 기판이 로딩된다.

Description

액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치와 이를 이용한 로딩 방법{Loader and bonding appratus for liquid crystal display device and loading method using the same}

본 발명은 액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치에 관한 것으로, 특히 별도의 반전 장치를 이용하지 않고 기판을 반전시킬 수 있고, 대형 사이즈의 기판 처짐을 방지하여 보다 용이하게 합착 장치에 로딩할 수 있는 액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치와 이를 이용한 기판 로딩 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Lipuid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같이 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판 (TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 씨일재(sealant)에 의해 합착된다.

이와 같이 두 기판을 합착하기 위해서는 두 기판 중 한 기판을 반전시켜 서로 마주보도록 합착 장치에 두 기판을 로딩하여 합착한다.

여기서, 상기 두 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법에 따라 액정 주입 방식과 액정 적하 방식으로 구분된다.

상기 액정 주입 방법은 상기 씨일재에 의해 두 기판을 합착할 때, 액정 주입구를 갖도록 씨일재 패턴을 형성하고 두 기판을 합착한 후, 단위 액정 패널별로 컷팅하고 합착된 두 기판 사이를 진공 상태를 유지하여 액정 액에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 액정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.

그러나 이와 같은 일반적인 액정 주입식 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는, 단위 패널로 컷팅한 후 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하되고, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.

따라서, 본 출원인은 두 기판을 합착하기 전에 각 액정 패널 영역에 적당량의 액정을 적하한 후 두 기판을 합착하는 합착 장치를 기 출원한 바 있다.

도 1은 본 출원인에 의해 기 출원된 합착 장치(대한민국 특허출원 10-2002-0006640)를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2a 내지 도 2b는 도 1의 로더부와 상부 스테이지의 개략적인 단면도이다.

즉, 액정표시소자의 합착 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 합착기 챔버(110)와, 스테이지부와, 스테이지 이동 장치와, 진공 장치, 벤트 장치 그리고, 로더부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 합착기 챔버(110)는 그 내부가 선택적으로 진공 상태 혹은, 대기압 상태를 이루면서 각 기판 간 가압을 통한 합착과 압력차를 이용한 합착이 순차적으로 수행되며, 그 둘레면 소정 부위에는 각 기판의 반입 또는, 반출이 이루어지도록 유출구(111)가 형성되어 이루어진다.

이 때, 상기 합착기 챔버(110)에는, 그 둘레면 일측에 진공 장치로부터 전달된 공기 흡입력을 전달받아 그 내부 공간에 존재하는 공기가 배출되는 공기 배출관(112)이 연결됨과 더불어 그 외부로부터 공기 혹은, 여타의 가스(N₂) 유입이 이루어져 상기 합착기 챔버(110) 내부를 대기 상태로 유지하기 위한 벤트(Vent)관(113)이 연결되어 내부 공간의 선택적인 진공 상태 형성 혹은, 해제가 가능하도록 구성된다.

또한, 상기에서 공기 배출관(112) 및 벤트관(113)에는 그 관로의 선택적인 개폐를 위해 전자적으로 제어 받는 개폐 밸브(112a,113a)가 각각 구비된다.

그리고, 상기 스테이지부는 상기 합착기 챔버(110) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되며, 로더부(30)를 통해 상기 합착기 챔버(110) 내부로 반입된 각 기판(10, 20)을 상기 합착기 챔버(110) 내의 해당 작업 위치에 고정시키는 역할을 수행하는 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 상부 및 하부 스테이지(121, 122)에는 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(ESC;Electric Static Chuck)(121a, 122a)이 요입 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공 홀(121b)이 형성된다.

상기와 같은 정전척(121a, 122a)은 복수개의 평판 전극 쌍으로 이루어지며 각 쌍의 평판 전극에는 서로 다른 극성의 직류 전원이 각각 인가되어 각 기판의 정전 부착이 가능하도록 구비된다.

또한, 상기한 상부 스테이지(121)의 구성에서 진공 홀(121b)은 상기 상부 스테이지(121)의 저면에 장착된 각 정전척(121a)의 둘레부위를 따라 다수 형성하여 배치되며, 이 각각의 진공 홀(121b)은 상부 스테이지(121)에 연결된 진공 펌프(123)에 의해 발생된 진공력을 전달받을 수 있도록 단일 혹은, 다수의 관로(121c)를 통해 서로 연통되도록 형성된다.

상기 하부 스테이지(122)의 상면에는 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(122a)이 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공 홀(도시는 생략함)이 형성된다.

상기 스테이지 이동장치는 상부 스테이지(121)를 선택적으로 상하 이동시키도록 구동하는 이동축(131)을 가지고, 하부 스테이지(122)를 선택적으로 좌우 회전시키도록 구동하는 회전축(132)을 가지며, 합착기 챔버(110)의 내측 또는 외측에 상기 각 스테이지(121,122)와 축결합된 상태로 상기한 각각의 축을 선택적으로 구동하기 위한 구동 모터(133,134)가 구성된다.

상기 진공 장치는 상기 합착기 챔버(110)의 내부가 선택적으로 진공 상태를 이룰 수 있도록 흡입력을 전달하는 역할을 수행하며, 통상의 공기 흡입력을 발생시키기 위해 구동하는 흡입 펌프로 구성하고, 이 흡입 펌프(200)가 구비된 공간은 합착기 챔버(110)의 공기 배출관(112)과 연통하도록 형성된다.

그리고, 상기 로더부(30)는 상기한 합착기 챔버(110) 및 상기 합착기 챔버(110) 내부에 구비되는 각종 구성부분과는 별도의 장치로써, 상기 합착기 챔버(110)의 외측에 구축되어, 액정이 적하된 제 1 기판(10) 및 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)을 각각 전달받아 상기 합착 장치의 합착기 챔버(110) 내부에 선택적으로 반입 혹은, 반출하는 역할을 수행한다.

이 때, 상기와 같은 로더부는 액정이 적하된 제 1 기판(10)의 반송을 위한 제 1 아암(31)과, 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)의 반송을 위한 제 2 아암(32)을 포함하여 구성되며, 상기 제 1, 제 2 아암(32)은, 도 2a 내지 도 2c에 도시한 바와 같이, 적어도 2개의 로봇 핑거(32a, 32b)을 구비한다. 따라서, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)이 상기 각 아암(31, 32)의 로봇 핑거(32a, 32b)에 얹혀지게 된다. 여기서, 상기 각 아암의 로봇 핑거를 보다 많이 구성하면 보다 안정적으로 기판을 진공 챔버에 로딩할 수 있으나, 상기 상부 스테이지에 흡착되는 기판은 반전된 상태이므로 로봇 핑거가 비 표시영역에만 접촉되어야하므로 로봇 핑거의 수를 늘리는데 한계가 있다.

그리고, 상기 합착기 챔버(110) 내부로 상기 기판을 반송하기 전의 대기 상태에서는 상기 제 1 아암(31)이 제 2 아암(32)에 비해 상측에 위치되도록 구성된다. 이는, 상기 제 1 아암(31)에 얹혀지는 제 1 기판(10)이 그 상면에 액정이 적하된 상태임과 더불어 제 2 아암(32)에 얹혀지는 제 2 기판(20)은 씨일재가 도포된 면이 하면에 위치됨을 고려할 때 만일, 상기 제 2 아암(32)이 제 1 아암(31)에 비해 상측에 위치될 경우 상기 제 2 아암(32)의 움직임에 따라 발생되어 비산될 수 있는 각종 이물질이 상기 제 1 아암(31)에 얹혀있는 제 1 기판(10)의 액정에 낙하되어 그 손실을 유발할 수 있는 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 상기 제 1 아암(31)을 제 2 아암(32)의 상측에 위치되도록 구성하는 것이다.

또한, 상기 로더부에 의해 진공 챔버(110) 내부로 반입되어 각 스테이지(121,122)에 로딩된 각 기판(10,20)간의 정렬 상태를 확인하기 위한 얼라인 장치(60)가 설치된다.

이와 같이 구성된 합착 장치를 이용한 액정표시소자 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 박막트랜지스터 어레이가 형성된 후 액정이 적하된 제 1 기판(10)과, 칼라 필터 어레이가 형성된 후 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)을 준비한다.

그리고, 상기 씨일재가 도포된 부분에 하 방향을 향하도록 상기 제 2 기판(20)을 반전시킨 후, 상기 로더부(30)는 제 1 아암(31)에 상기 액정이 적하된 제 1 기판(10)을 대기시키고, 제 2 아암(32)에 상기 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)을 대기시킨다.

이 상태에서 진공 챔버(110)의 유출구(111)가 개방되면, 도 1의 점선 부분에 따른 상태와 같이, 상기 로더부(30)는 제 2 아암(32)을 제어하여 상기 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)을 상기 개방된 유출구(111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 상측 공간에 설치된 상부 스테이지(121)에 반입시켜 상기 상부 스테이지(121)가 상기 제 2 기판(20)을 진공 흡착하도록 한 후, 제 1 아암(31)을 제어하여 상기 액정이 적하된 제 1 기판(10)을 상기 진공 챔버(110) 내의 하측 공간에 설치된 하부 스테이지(122)에 반입시켜 상기 하부 스테이지(122)가 상기 제 1 기판(10)을 진공 흡착하도록 한다.

즉, 상기 제 2 기판(20)을 상기 상부 스테이지(121)에 흡착시키는 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2a와 같이, 상기 제 2 기판(20)은 씨일재가 도포된 부분이 하 방향을 향하도록 반전된 상태이므로, 상기 제 2 아암은 제 2 기판(20)의 비 표시영역과 상기 로봇 핑거(32a, 32b) 부분이 접촉되도록 상기 제 2 아암(32)에 상기 제 2 기판(20)을 위치시켜, 상기 진공 챔버(110)내부의 상기 상부 스테이지(121)의 하측으로 상기 제 2 아암(32)을 위치시킨다.

그리고, 상기 상부 스테이지(121)가 하강하여 상기 제 2 아암(32)에 위치된 제 2 기판(20)에 접촉되도록 하고, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 상부 스테이지가 진공 흡착력으로 상기 제 2 기판(20)을 흡착하여 상승한다.

만일, 상기한 과정에서 바로 이전에 합착 공정이 진행되어 하부 스테이지에 합착 기판이 존재한다면, 상기 제 2 기판(20)을 반입하였던 제 2 아암(32)이 상기 제 2 기판을 상부 스테이지에 흡착시킨 후, 상기 하부 스테이지에 존재하는 합착 기판을 언로딩 시키도록 함으로써 로딩과 언로딩이 동시에 수행되도록 하여 그 작업 시간상의 단축을 얻을 수 있도록 한다.

그리고, 상기한 과정을 통한 각 기판(10, 20)의 로딩이 완료되면 로더부(30)를 구성하는 각 아암(31, 32)이 진공 챔버(110)의 외부로 빠져나감과 더불어 상기 진공 챔버(110)의 유출구(111)에 설치된 차폐 도어(114)가 동작하면서 상기 유출구(111)를 폐쇄하여 상기 진공 챔버(110) 내부는 밀폐된 상태를 이루게 된다.

이후, 상기 흡입 펌프(200)가 구동하여 공기 흡입력을 발생시킴과 더불어 상기 진공 챔버(110)의 공기 배출관(112)에 구비된 개폐 밸브(112a)가 상기 공기 배출관(112)을 개방된 상태로 유지시켜 상기 진공 챔버(110) 내부를 진공의 상태로 만들게 된다.

이렇게, 일정 시간 동안의 흡입 펌프(200) 구동에 의해 진공 챔버(110) 내부가 진공 상태를 이루게 되면, 상기 흡입 펌프(200)의 구동이 중단됨과 동시에 공기 배출관(112)의 개폐 밸브(112a)가 동작하여 상기 공기 배출관(112)을 폐쇄된 상태로 유지시키게 된다.

그리고, 상기와 같이 진공 챔버(110) 내부가 완전한 진공 상태를 이루게 되면 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)는 그 각각의 정전 제공기기(121a,122a)에 전원을 인가하여 각 기판(10,20)을 정전 흡착하게 된다.

이 상태에서 상기 스테이지 이동장치는, 구동 모터(133)를 구동하여 상기 상부 스테이지(121)를 하향 이동시킴으로써 상기 상부 스테이지를 하부 스테이지(122)에 근접 위치시키게 되며, 이와 함께 얼라인 장치(60)는 상기 각 스테이지(121,122)에 부착된 각각의 기판(10,20)간 정렬 상태를 확인함과 더불어 각 스테이지(121,122)에 축결합된 이동축(131,132) 및 회전축에 제어 신호를 전달하여 각 기판을 상호 정렬시키게 된다.

이후, 상기 스테이지 이동장치가 계속적인 구동신호를 전달받아 구동하면서 상부 스테이지(121)에 부착된 제 2 기판(20)을 하부 스테이지(122)에 부착된 제 1 기판(10)에 밀착한 상태로 가압하여 상호간의 일차적인 합착을 수행하게 된다.

이 때, 상기 일차적인 합착이라 함은 상기한 각 스테이지(121,122) 이동에 의한 가압을 통해 완전한 합착 공정을 완료하는 것이 아니라 대기압 상태로의 변경시 각 기판 사이로 공기가 유입될 수 없을 정도로만 합착하는 것을 말한다.

따라서, 상기한 일차적인 합착 공정이 완료되면, 상기 상부 스테이지(121)의 정전 흡착력을 해제하고 상기 상부 스테이지(121)를 합착된 기판(10, 20)으로부터 분리시킨다. 그리고, 상기 벤트관(113)을 폐쇄하고 있던 개폐 밸브(113a)가 동작하면서 상기 벤트관(113)을 개방시키게 되고, 이로 인해 진공 챔버(110) 내부는 점차 대기압 상태로 되면서 상기 진공 챔버(110) 내부에 기압차를 부여하게 되어 이 기압차로 인한 각 기판간 합착이 재차적으로 이루어지게 된다.

이에 보다 완전한 기판간 합착이 이루어지며, 이러한 합착 공정이 완료되면 진공 챔버(110)의 차폐 도어(114)가 구동하면서 상기 차폐 도어에 의해 폐쇄되어 있던 유출구(111)를 개방시키게 된다.

이후, 상기 로더부(30)에 의한 상기 합착 기판의 언로딩이 수행됨과 더불어 다시 기 전술한 일련의 각 과정을 반복 수행하면서 기판간 합착을 수행하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 합착 장치에서 기판을 로딩하는 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 기판을 로딩하는 각 아암의 로봇 핑거를 보다 많이 구성하면 보다 안정적으로 기판을 진공 챔버에 로딩할 수 있으나, 상기 상부 스테이지에 흡착되는 기판은 반전된 상태이므로 로봇 핑거가 비 표시영역에만 접촉되어야하므로 로봇 핑거의 수를 늘리는데 한계가 있다.

둘째, 도 2a 내지 2c에 도시한 바와 같이, 반전된 제 2 기판을 로더부가 진공 챔버에 로딩할 때, 반전된 기판의 모서리 부분을 지지하여 합착 장치에 로딩하므로, 기판이 대형화될수록 기판의 처짐 현상이 발생하여 상부 스테이지가 기판을 흡착함에 어려움이 발생한다.

셋째, 로더에 기판을 흡착할 수 있는 수단이 구비되지 않았고, 아암이 회전 가능하도록 설치되지 않았으므로, 별도의 반전 장치를 이용하여 상부 스테이지가 흡착될 기판을 반전시킨 후 기판을 합착 장치에 로딩하므로 제조 라인을 설치하는 비용이 증가된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 로더부가 기판을 합착 장치로 로딩할 때 백사이드를 진공 흡착하여 로딩함은 물론 로더부에서 기판을 반전시킬 수 있도록 하고, 합착 장치의 상부 스테이지가 진공 흡착 및 패드 흡착 할 수 있도록 하여 기판의 처짐을 방지하고 상부 스테이지가 흡착을 용이하게 할 수 있도록 할 뿐만아니라 별도의 기판 반전 장치를 사용하지 않은 액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치와 이를 기판 이용한 로딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 로더는, 복수개의 로봇 핑거와 각 로봇 핑거에 일정 간격을 갖고 형성되어 기판을 흡착하기 위한 복수개의 흡착 패드를 구비한 적어도 하나의 아암과, 상기 각 흡착 패드에 진공 흡착력을 제공하기 위한 진공 수단과, 상기 진공 수단과 각 흡착 패드 간에 설치되는 배관을 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 합착 장치는, 진공 상태 혹은 대기압 상태를 선택적으로 이루면서 기판의 반입 또는 반출이 이루어지도록 유출구가 형성된 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어 상기 진공 챔버 내부로 반입된 각 기판을 고정하여 합착시키는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와와, 상기 상부 스테이지에 상하 운동 가능하도록 설치되어 상기 진공 챔버내로 로딩되는 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀을 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 합착 장치는, 외관을 이루는 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 장착되는 하부 챔버 유닛 및 상기 베이스 프레임으로부터 자유로운 상태로 상기 하부 챔버 유닛의 상측에 위치되는 상부 챔버 유닛과, 상기 베이스 프레임에 구비되어 상기 상부 챔버 유닛을 상하 이동시키는 챔버 이동 수단과, 상기 각 챔버 유닛의 내측 공간에 각각 구비되어 한 쌍의 기판을 고정하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와, 적어도 어느 한 챔버 유닛의 면상에 구비되어 각 챔버 유닛간 결합이 이루어질 경우 각 스테이지가 장착되는 공간과 그 외측 공간을 상호 밀폐하는 밀봉수단과, 상기 상부 스테이지에 상하 운동 가능하도록 설치되어 로딩되는 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀을 구비하여 구성됨에 또 다른 특징이 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 로딩 방법은, 각 로봇 핑거에 일정 간격을 갖고 형성되어 기판을 흡착하기 위한 복수개의 흡착 패드를 갖는 아암을 구비한 로더와, 상부 스테이지에 상하 운동 가능하도록 설치되어 로딩되는 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀을 구비한 합착 장치를 이용한 액정표시소자의 합착 방법에 있어서, 상기 로더가 흡착 패드를 이용하여 기판의 배면을 흡착 지지하고 상기 기판을 반전시키는 단계와, 상기 반전된 기판을 상기 합착 장치의 상부 스테이지 하측에 위치시키는 단계와, 상기 상부 스테이지에 설치된 흡착 핀을 하강하여 상기 흡착 핀을 통해 상기 기판의 배면을 흡착하는 단계와, 상기 흡착 패드의 흡착력을 해제하고 상기 로더가 합착 장치로부터 배출되는 단계와, 상기 흡착 핀을 상승하여 상기 기판을 상기 상부 스테이지에 고정시키는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 출원인은 진공 챔버가 별도로 형성되지 않고 상부 챔버 유닛과 하부 챔버 유닛을 구비하고 상기 상하부 챔버 유닛이 접촉될 때 진공 챔버가 만들어지는 합착 장치를 기 출원한 바 있다(대한민국 특허출원 10-2002-071227호 참조). 따라서, 상기와 같은 합착 장치에도 본 발명에 적용될 수 있으므로 상기 합착 장치를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 출원인에 의해 기 출원된 액정표시소자 제조 공정용 기판 합착 장치(대한민국 특허출원 10-2002-071227호)의 최초 상태를 나타낸 구성도이다.

이를 통해 알 수 있듯이, 합착 장치는, 크게, 베이스 프레임(100)과, 상부 챔버 유닛(210) 및 하부 챔버 유닛(220)과, 챔버 이동 수단(310,320,330,340,350)과, 상부 스테이지(230) 및 하부 스테이지(240)와, 밀봉수단과, 한 쌍의 저진공 챔버 유닛(410,420)과, 얼라인 수단(510,520,530)과, 진공 펌핑 수단(610,622)과, 서포트 수단(710)과, 광경화 수단을 포함하여 구성된다.

상기 베이스 프레임(100)은 지면에 고정된 상태로 상기 합착 장치의 외관을 형성하며, 여타의 각 구성을 지지하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 상부 챔버 유닛(210) 및 하부 챔버 유닛(220)은 상기 베이스 프레임(100)의 상단 및 하단에 각각 장착되고, 상호 결합 가능하게 동작된다.

상기 상부 챔버 유닛(210)은 외부 환경에 노출되는 상부 베이스(211)와, 상기 상부 베이스(211)의 저면에 밀착 고정되고, 그 내부는 임의의 공간을 가지는 사각테의 형상으로 이루어진 상부 챔버 플레이트(212)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 상부 챔버 플레이트(212)에 형성되는 임의의 공간 내부에는 상부 스테이지(230)가 구비되며, 상기 상부 스테이지(230)는 상기 상부 챔버 유닛(210)과 연동되도록 장착된다.

또한, 상기 상부 챔버 유닛(210)을 구성하는 상부 베이스(211)와 상부 챔버 플레이트(212) 사이에는 씨일 부재(이하, “제 1 씨일 부재”라 한다)(213)가 구비되어 상기 상부 챔버 플레이트(212)의 내측 공간과 외측 공간 간이 차단된다.

이와 함께, 상기 하부 챔버 유닛(220)은 베이스 프레임(100)에 고정된 하부 베이스(221)와, 상기 하부 베이스(221)의 상면에 전후 및 좌우 방향으로의 이동이 가능하게 장착되고, 그 내부는 임의의 공간을 가지는 사각테의 형상으로 이루어진 하부 챔버 플레이트(222)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 하부 챔버 플레이트(222)에 형성되는 임의의 공간 내부에는 하부 스테이지(240)가 구비되며, 상기 하부 스테이지(240)는 상기 하부 베이스(221)의 상면에 고정된다.

또한, 상기 하부 챔버 유닛(220)을 구성하는 하부 베이스(221)와 하부 챔버 플레이트(222) 사이에는 씨일 부재(이하, “제 2 씨일 부재”라 한다)(224)가 구비되어 상기 제 2 씨일 부재(224)를 기준으로 하부 챔버 플레이트(222) 내측의 하부 스테이지(240)가 구비되는 공간과 그 외곽측의 공간 간이 차단된다.

이와 함께, 상기 하부 베이스(221)와 하부 챔버 플레이트(222) 사이에는 적어도 하나 이상의 서포트부(225)가 구비되어 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 상기 하부 베이스(221)로부터 소정 간격 이격된 상태를 유지할 수 있도록 지지한다.

이 때, 상기 서포트부(225)는 그 일단이 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 저면에 고정되고, 그 타단은 하부 베이스(221)의 저면에 고정된 부위로부터 수평 방향으로의 자유로운 유동이 가능하도록 장착된다. 이러한 서포트부(225)는 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 상기 하부 베이스(221)로부터 자유롭게 함으로써 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 전후 및 좌우 이동이 가능하도록 한다.

상기에서 제 1 씨일 부재(213) 및 제 2 씨일 부재(224)는 가스켓이나 오링 등과 같은 밀봉을 위한 재질로 형성된다.

그리고, 상기 챔버 이동 수단은 베이스 프레임(100)에 고정된 구동 모터(310)와, 상기 구동 모터(310)에 축결합된 구동축(320)과, 상기 구동축(320)에 대하여 수직한 방향으로 세워진 상태로써 상기 구동축(320)으로부터 구동력을 전달받도록 연결된 연결축(330)과, 상기 구동축(320)과 상기 연결축(330)을 연결하는 연결부(340) 그리고, 상기 연결축(330)의 끝단에 장착된 쟈키부(350)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 구동 모터(310)는 베이스 프레임(100)의 내측 저부에 위치되어 지면과 수평한 방향으로 그 축이 돌출된 양축모터로 구성된다.

또한, 상기 구동축(320)은 상기 구동 모터(310)의 두 축에 대하여 수평한 방향으로 구동력을 전달하도록 각각 연결되며, 상기 연결축(330)은 상기 구동축(320)에 대하여 수직한 방향으로 구동력을 전달하도록 연결된다.

상기 연결축(330)의 끝단에 장착된 쟈키부(350)는 상부 챔버 유닛(210)과 접촉된 상태에서 상기 연결축(330)의 회전 방향에 따라 상향 혹은, 하향 이동되면서 상기 상부 챔버 유닛(210)을 이동시키는 역할을 수행하며, 통상의 너트 하우징과 같은 구성을 이룬다.

또한, 상기 연결부(340)는 수평 방향으로 전달되는 구동축(320)의 회전력을 수직 방향을 향하여 연결된 연결축(330)으로 전달할 수 있도록 베벨 기어로 구성된다.

그리고, 상기 각 스테이지(230,240)는 각 챔버 유닛(210,220)에 고정되는 고정 플레이트(231,241)와, 각 기판이 고정되는 흡착 플레이트(232,242) 그리고, 상기 각 고정 프레이트(231,241)와 흡착 플레이트(232,242) 사이에 구비된 다수의 고정 블럭(233,243)을 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 각 흡착 플레이트(232,242)는 고분자 계열의 폴리이미드(polyimide)로 형성되고, 정전력에 의해 각 기판을 고정하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)으로 구성된다.

상기 밀봉수단은 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222)의 상면을 따라 임의의 높이로 돌출되도록 장착된 오링(O-ring)(이하, “제 3 씨일 부재”라 한다)(250)으로 구성되며, 상기 제 3 씨일 부재(250)는 통상의 고무 재질로 형성된다.

이 때, 상기 제 3 씨일 부재(250)는 상기 상부 및 하부 챔버 유닛(210,220)이 서로 결합될 경우 그 내부 공간의 각 스테이지(230,240)에 고정된 한 쌍의 기판이 서로 밀착되지 않을 정도의 두께를 가지도록 형성된다.

그리고, 상기 각 저진공 챔버 유닛(410,420)은 그 내부는 진공 상태를 이루는 공간을 가지도록 형성되어 상기 상부 챔버 유닛(210)의 상면 및 하부 챔버 유닛(220)의 저면에 각각의 일면이 밀착된다.

이 때, 상기 각각의 저진공 챔버 유닛(410,420)은 그 중앙 부위로 갈수록 점차 내부 공간이 커지도록 형성된다.

이의 형상은, 상기 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220)이 서로 결합된 상태에서 그 내부 공간이 진공될 경우 상기한 각 챔버 유닛(210,220)의 외부가 이루는 대기압과의 기압 차이에 의해 각 스테이지(230,240)가 휠 수 있으며, 특히 그 중앙부분으로 갈수록 휨 정도가 점차 커지기 때문에 상기한 중앙부위의 처짐을 최대한 방지할 수 있도록 한 것이다.

그리고, 상기 얼라인 수단은 각 스테이지(230,240)에 고정되는 각 기판(110,120)간의 위치 정렬을 위해 사용되며, 하부 스테이지(240)의 위치 변동은 이루어지지 않도록 하되, 하부 챔버 유닛(220)을 이동시켜 상부 스테이지(230)의 위치 변동을 수행함으로써 각 기판(110,120)간의 위치 정렬이 수행되도록 하는 것이다.

상기와 같은 얼라인 수단은 다수의 리니어 액츄에이터(510)와, 다수의 얼라인 카메라(520)와, 다수의 캠(530)과, 다수의 복원 수단(도면에는 도시되지 않음)을 포함하여 구성된다.

상기 각 리니어 액츄에이터(510)는 상부 챔버 유닛(210)의 둘레를 따라 장착되며, 이동축(511)을 하향 이동시켜 상기 이동축(511)이 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222)의 수용홈(222a)에 수용되도록 동작한다.

이와 함께, 상기 리니어 액츄에이터(510)는 하부 스테이지(240)의 기울어진 정도와 동일하게 상부 스테이지(230)가 기울어지도록 보정하여 각 스테이지(230,240)의 작업면이 서로 수평을 이루도록 한다.

이러한, 상기 리니어 액츄에이터(510)는 적어도 상부 챔버 유닛(210)의 두 대각되는 모서리 부위에 구비되어야 하며, 보다 바람직하게는 상기 상부 챔버 유닛(210)의 네 모서리 부위에 각각 구비한다.

이 때, 상기 각 수용홈(222a)은 상기 각 이동축(511)의 끝단 형상과 대응되도록 형성한다. 즉, 상기 각 이동축(511)의 저면 및 상기 각 수용홈(222a)의 내면을 그 중앙측으로 갈수록 점차 하향 경사지게 형성하는 것이다.

이는, 상기 각 이동축(511)과 상기 각 수용홈(222a) 간의 접촉이 이루어질 경우 상호간의 위치가 정확히 일치되지 않는다 하더라도 상기 각 이동축(511)의 끝단이 각 수용홈(222a) 내의 경사면에 안내를 받는 과정에서 상호간의 위치가 정확히 일치될 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 상기 각 얼라인 카메라(520)는 상부 챔버 유닛(210) 혹은, 하부 챔버 유닛(220)을 관통하여 각 스테이지(230,240)에 고정될 기판(도면에는 도시되지 않음)의 얼라인 마크(도시는 생략함)를 관측할 수 있도록 장착되며, 적어도 둘 이상이 상기 상부 스테이지(230) 및 하부 스테이지(240)에 고정될 각 기판의 적어도 대각된 두 모서리를 관측하도록 위치된다.

상기 진공 펌핑 수단(610, 622)은 적어도 어느 한 챔버 유닛(210,220)에 구비되며, 각 챔버 유닛(210,220)의 내측 공간을 진공시키는 역할을 수행한다.

상기 서포트 수단(710)은 상기 하부 스테이지(240)를 관통하여 상향 돌출되도록 구성되어 상기 하부 스테이지(240)로 로딩되는 기판(120)을 안착하는 역할 및 상기 하부 스테이지(240)에 안착된 합착 기판(110,120)을 언로딩 하기 위한 역할을 수행한다.

물론, 상기 기판(120)의 로딩이 이루어지지 않을 경우 상기 서포트 수단(710)의 상면은 상기 하부 스테이지(240)의 상면에 비해 낮게 위치된다.

그리고, 상기 광경화 수단은 적어도 어느 한 챔버 유닛(210,220)을 관통하여 장착되며, 각 스테이지(230,240)에 고정되는 기판(110,120)의 씨일재 도포 영역을 임시 경화하는 역할을 수행한다. 이러한 광경화 수단은 UV 조사를 수행하는 UV 조사부(800)로 구성된다.

또한, 상기 하부 챔버 유닛의 하부 챔버 플레이트(222) 표면에 각 챔버 유닛(210,220)간 간격 확인을 위한 간격 확인 센서(920)를 더 구비하여 각 기판(110,120)간의 합착 공정이 진행되는 도중 상부 챔버 유닛(210)의 이동에 대한 오류를 미연에 확인할 수 있도록 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 합착 장치를 이용한 액정표시소자의 제조 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 액정이 적하된 제 1 기판과 씨일재가 도포된 제 2 기판이 다른 공정 라인에 의해 준비되어 진다.

로더부(도면에는 도시되지 않음)에 의해 씨일재(도면에는 도시되지 않음)가 도포된 제 2 기판을 상기 씨일재가 도포된 부분이 하 방향을 향하도록 상기 각 챔버 유닛(210,220) 사이의 공간 내부로 반입한다.

그리고, 상기 상부 챔버 유닛(210)이 하 방향으로 이동하여 상기 반입된 제 2 기판에 상부 스테이지(230)가 근접되도록하여 진공 흡착력과 상기 흡착 플레이트(정전척)(232)에 의한 정전 흡착력에 의해 상부 스테이지(230)가 상기 반입된 제 2 기판을 부착하여 상승한다.

상기 상부 스테이지(230)에 제 2 기판의 부착이 완료되면, 상기 상부 챔버 유닛(210)은 상승하여 최초의 위치로 복귀되고, 상기 로더부에 의해 상기 액정이 적하된 제 1 기판이 각 챔버 유닛(210,220) 사이의 공간 내부로 반입된다.

이의 상태에서, 상기 하부 스테이지(240)에 장착되어 있던 서포트 수단(710)이, 상승하면서 상기 로더부에 얹혀져 있는 제 1 기판을 받침과 더불어 상기 로더부가 반출된다. 그리고, 상기 서포트 수단(710)이 하강하여 상기 하부 스테이지(240)에 상기 제 1 기판을 안착하고, 상기 하부 스테이지(240)가 진공력 및 정전력을 이용하여 상기 제 1 기판을 고정한다.

그리고, 상기 각 기판의 로딩이 완료되면, 챔버 이동 수단의 구동 모터(310)가 구동되어 구동축(320) 및 연결축(330)을 회전시켜 쟈키부(350)를 하향 이동시킨다. 이의 경우, 상기 쟈키부(350)에 얹혀져 있던 상부 챔버 유닛(210)이 상기 쟈키부(350)와 함께 점차 하향 이동된다.

이 때에는, 각 리니어 액츄에이터(510)의 구동에 의해 각 이동축(511)이 임의의 높이만큼 하향 돌출된 상태를 이루고 있기 때문에 상기 상부 챔버 유닛(210)이 하향 이동하면 상기 각 이동축(511)의 끝단은 각 수용홈(222a) 내에 수용됨과 더불어 상기 각 수용홈(222a)의 내면에 접촉하게 된다.

이후, 상기 각 리니어 액츄에이터(510)의 이동축(511)은 그 결정된 돌출 높이만큼 돌출된 상태로 챔버 이동 수단에 의해 하향 이동되는 상부 챔버 유닛(210)을 따라 하향 이동되고, 상기 쟈키부(350)에 얹혀져 있던 상부 챔버 유닛(210)은 계속적인 하향 이동에 의해 상부 챔버 플레이트(212)의 저면이 하부 챔버 플레이트(222)의 둘레 부위를 따라 장착된 제 3 씨일 부재(250)의 상면에 접촉된다.

이 상태에서 상기 쟈키부(350)가 계속적으로 하향 이동된다면 상기 쟈키부(350)는 상기 상부 챔버 유닛(210)으로부터 취출됨과 더불어 상기 상부 챔버 유닛(210) 그 자체의 무게 및 대기압에 의해 각 기판(110,120)이 위치되는 각 챔버 유닛(210,220)의 내부 공간은 그 외부 공간으로부터 밀폐된다.

이와 함께, 상기 각 스테이지(230,240)에 부착된 각 기판은 상기한 상부 챔버 유닛(210)의 무게 및 대기압에 의해 일정부분의 가압이 이루어진다.

이 때, 상기 각 기판 간은 완전히 합착되지는 않으며, 어느 한 기판의 위치 변동이 가능한 정도로만 합착된다. 이와 같은 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220)간의 간격은 간격 확인 센서(920)에 의해 판독된 정보가 이용된다.

상기의 상태에서 진공 펌프 수단(610)이 구동되면서 각 기판이 구비된 공간이 진공된다. 상기 공간의 완전 진공이 이루어지면, 얼라인 수단에 의한 기판간 위치 정렬이 수행된다.

즉, 상기 얼라인 카메라(520)가 각 기판에 형성된 각 얼라인 마크를 관측하여 각 기판 간의 편차량을 확인하고, 상기 편차량을 기준으로 상부 스테이지(230)가 이동하여야 될 거리를 확인한 후 각 캠(530)의 회전량을 조작함으로써 하부 챔버 플레이트(222)를 이동시켜 수행된다.

이 때, 상기 하부 챔버 플레이트(222)는 리니어 액츄에이터(510)에 의해 상부 챔버 유닛(210)과 연결되어 있고, 서포트부(225)에 의해 하부 베이스(221)와는 일정 간격 이격된 상태이기 때문에 상기 각 캠(530)의 회전에 의해 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 어느 한 방향으로 이동된다면 상기 상부 챔버 유닛(210) 역시 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 이동 방향으로 이동된다.

특히, 상기 하부 챔버 플레이트(222)는 하부 스테이지(240)와는 별개로 이루어져 있기 때문에 결국, 상부 스테이지(230)만 이동되는 효과를 얻게 되어 상기 각 스테이지(230,240)에 부착된 각 기판 간의 원활한 위치 정렬이 가능하다.

이와 같이 각 기판을 정렬시키고 씨일재가 서로 합착되도록 가압한 후, 상부 스테이지(230)에 인가되고 있던 흡착력 및 정전력을 해제하고 상기 챔버 이동 수단이 동작되면서 상부 챔버 유닛(210)을 소정의 높이만큼 상승시킨다.

이 때, 상부 스테이지(230)에 부착되어 있던 제 2 기판은 상기 상부 스테이지(230)로부터 떨어져 하부 스테이지(240)에 부착되어 있던 제 1 기판과 소정의 정도만 합착된 상태를 유지한다.

물론, 상기 상부 챔버 유닛(210)의 상승 거리는 각 챔버 플레이트(212,222) 내부의 공간이 제3씨일 부재(250)에 의해 외부 환경과는 밀폐된 상태를 유지할 수 있을 정도로 미세한 높이 만큼 상승되어야 한다.

이 상태에서 얼라인 카메라(520)에 의한 재차적인 각 기판 간 위치 정렬에 대한 확인이 수행되는데, 이의 경우에는 각 기판에 형성된 정렬 마크를 이용하여 그 위치 정렬의 확인이 이루어진다.

만일, 상기 위치 정렬의 확인 결과 각 기판 간의 위치 정렬이 정확히 이루어지지 않아 오차 범위를 벗어났다면 각 캠(530)을 이용한 재차적인 상부 스테이지(230)의 위치 조절이 수행된다.

그리고, 상기 위치 정렬의 확인 결과 각 기판 간의 위치 정렬이 정확히 이루어졌으면, 각 기판이 위치된 공간 내에 N2 가스를 주입시켜 상기 씨일재에 의해 합착된 두 기판을 가압하도록 상기 공간을 대기압 상태로 만든다.

즉, 상기 씨일재로 합착된 두 기판 사이의 공간은 진공 상태이므로 상기 각 기판 사이와 외부의 기압 차이에 의해 상기 두 기판은 더욱 가압되어 완전한 합착이 이루어진다.

그리고, 상기 합착된 두 기판의 씨일재에 UV를 조사하여 상기 씨일재를 경화시킨 후, 상기 합착된 기판을 언로딩한다.

상기와 같이 합착된 기판의 언로딩이 이루어지면서 또 다른 기판 간의 합착이 반복적으로 수행된다.

상기 도 1 및 도 3에서 설명한 바와 같은 합착 장치에서 두 기판을 합착하기 위해서는 기판을 로딩하기 위한 로더가 필요하게 되고, 적어도 하나의 기판은 반전되어 합착 장치에 로딩되어야 한다.

따라서, 본 발명의 액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치는, 상기 도 1 및 도 3에서 설명한 합착 장치에서 상부 스테이지가 패드 흡착 장치를 더 구비하고, 기판의 배면(액정표시소자를 형성하기 위한 물질층이 형성되지 않은 면)을 흡착력으로 지지하고 기판을 반전시켜 합착 장치에 로딩하는 로더를 제공하기 위한 것으로, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 로더(Loader)가 기판을 흡착하고 있는 상태의 평면도이고, 도 5는 도 4의 I-I' 선상의 단면도이다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 로더는 서로 평행한 방향으로 형성되는 복수개의 로봇 핑거(32a-32d)와, 각 로봇 핑거(32a-32d)에 일정 간격을 갖고 형성되어 기판을 흡착하기 위한 복수개의 흡착 패드(33a-33e)를 구비한 적어도 하나의 아암(32)을 구비한다. 상기 아암(32)은 전진 및 후진할 수 있을 뿐만 아니라, 적어도 180°회전 가능하게 구성된다. 그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 각 흡착 패드(33a-33e)에 진공 흡착력을 제공하기 위한 진공 수단과, 상기 진공 수단과 각 흡착 패드(33a-33e) 간에 설치되는 배관을 구비한다. 상기 배관은 상기 로봇 핑거(32a-32d) 내부에 설치될 수 있고 별도의 호스를 통해 상기 로봇 핑거(32a-32d)외부에 설치될 수 있다.

도 4 및 도 5에서는, 상기 로더의 아암(32)이 흡착 패드(33a-33e)를 통해 기판(20)의 배면을 흡착하고 씨일재(34)가 형성된 면이 하 방향을 향하도록 기판을 반전한 상태가 도시되어 있다.

또한, 도 6은 본 발명에 따른 합착 장치의 상부 스테이지의 개략적 단면 구조도이다.

본 발명의 실시예에 따른 합착 장치의 상부 스테이지(121)는, 도 1 및 도 3에서 설명한 바와 같이, 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(흡착 플레이트)이 장착되고, 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공 홀이 형성됨은 물론, 상하 운동하여 기판을 흡착하는 흡착 핀(121d)을 더 구비하여 구성된다. 여기서, 상기 흡착 핀(121d)은 기판을 로딩하는 아암의 로봇 핑거(32a-32d)와 서로 중첩되지 않는 위치에 설치되며, 상기 흡착 핀(121d)이 완전히 상승할 경우에는 상기 흡착 핀(121d)의 끝단이 상기 상부 스테이지(121)내로 수용되도록 상기 흡착 핀(121d)이 형성된 부분의 상부 스테이지 표면은 요부를 갖는다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 로더 및 합착 장치를 이용한 액정표시소자의 기판 합착 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 7a 내지 7d는 본 발명에 따른 기판 로딩 방법을 나타낸 로더와 상부 스테이지의 단면도이다.

먼저, 복수개의 액정 패널 영역이 정의되어 각 액정 패널 영역에 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판과 각 액정 패널 영역에 칼라필터 어레이가 형성된 제 2 기판을 준비한다. 그리고, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 각 액정 패널 영역의 가장자리에 두 기판을 합착하기 위한 씨일재(34)을 형성한다.

만약, 액정 적하 방식으로 액정표시소자를 제조할 경우에는 제 1 기판 또는 제 2 기판의 각 액정 패널 영역에 적당량의 액정을 적하한다. 본 발명은 액정 주입 방식 및 액정 적하 방식의 액정표시소자 제조 방법에 모두 적용할 수 있는 것으로, 보다 설명을 쉽게하기 위하여 제 1 기판에 액정이 적하되고 제 2 기판에 씨일재가 도포된 것으로 가정하여 설명한다.

그리고, 로더가 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 배면(박막트랜지스터 또는 칼라필터 어레이가 형성되지 않은 면)을 흡착한다. 즉, 각 로봇 핑거(3a-32d)에 형성된 흡착 패드(33a-33e)를 통해 상기 기판의 배면을 흡착한다.

이와 같이 각 기판을 흡착하여 합착 장치에 로딩한다.

즉, 도 7a에 도시한 바와 같이, 씨일재(34)가 도포된 제 2 기판(20)을 흡착한 아암(32)이 180°회전하여 상기 씨일재(34)가 도포된 부분이 하 방향을 향하도록 제 2 기판(20)을 반전시킨 후, 합착 장치내의 상기 상부 스테이지(121) 하측에 제 2 기판(20)을 위치시킨다. 물론, 종래와 같이 반전 장치를 이용하여 기판을 반전시킨 후 로더가 기판을 합착 장치에 로딩할 경우에는, 반전된 상태의 기판위에 상기 아암을 위치시키고 흡착 패드를 통해 상기 기판을 흡착 지지할 수도 있다.

도 7b와 같이, 상기 상부 스테이지(121)에 설치된 흡착 핀(121d)을 하강하여 상기 흡착 핀(121d)을 통해 상기 제 2 기판(20)의 배면을 흡착한다. 이 때, 상기 아암에 의해 합착 장치에 로딩된 제 2 기판(20)과 상기 상부 스테이지(121) 사이의 거리가 넓을 경우에는 상부 스테이지(121)도 일정 구간 하강할 수도 있다.

이와 같이 상기 흡착 핀(121d)에 의해 제 2 기판(20)이 상기 흡착된 후, 도 7c와 같이, 상기 로더의 아암(32)은 상기 흡착 패드(33a-33e)의 흡착력을 해제하고 약간 상승하여 상기 제 2 기판(20)으로부터 분리된 후, 합착 장치로부터 빠져 나간다.

도 7d와 같이, 상기 흡착 핀(121d)을 상승하여 상기 흡착 핀(121d)에 의해 흡착된 제 2 기판(20)이 상기 상부 스테이지(121)의 표면에 형성된 진공 홀 또는 정전척(도 1의 121c 및 121a 참조)에 의해 상기 제 2 기판(20)을 흡착한다. 이 때, 상기 흡착 핀(121d)은 상기 상부 스테이지(121)내에 완전 수용된다.

이와 같은 방법에 의해 제 2 기판(20)이 상기 상부 스테이지(121)에 로딩 완료된다.

그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 도 1 및 도 3에서 언급한 바와 같이, 제 1 기판을 흡착한 아암은 기판을 반전시키지 않고 하부 스테이지(122 또는 240)에 제 1 기판을 로딩하여 두 기판을 합착한다. 따라서, 상기 제 1 기판을 로딩하는 아암은 기판을 반전시키지 않고 핑거가 기판의 배면과 접촉되므로 종래와 같이 구성되어도 무방하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 로더 및 합착 장치의 상부 스테이지와 이를 이용한 기판 합착 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 로더가 기판의 배면을 흡착하여 합착 장치로 로딩하므로 로더의 아암을 구성하는 로봇 핑거를 보다 많이 구성할 수 있으므로 보다 안정하게 기판을 로딩할 수 있다.

둘째, 로봇 핑거에 설치된 흡착 패드를 이용하여 기판의 배면을 흡착 지지하여 기판을 합착 장치에 로딩하므로 기판이 대형화되더라고 기판의 휨을 방지하고 보다 용이하게 상부 스테이지가 기판을 흡착할 수 있도록 한다.

셋째, 아암의 각 로봇 핑거에 다수개의 흡착 패드가 설치되어 기판의 배면을 흡착 지지하여 그 상태에서 기판을 반전시킬 수 있으므로 기판을 반전시키기 위한 별도의 반전 장치가 요구되지 않기 때문에 생산 라인의 설치 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 출원인에 의해 기 출원된 액정표시소자 제조용 합착 장치를 개략적으로 나타낸 구성도

도 2a 내지 2c는 도 1의 상부 스테이지 및 아암의 공정 단면도

도 3은 본 출원인에 의해 기 출원된 다른 예의 액정표시소자 제조용 합착 장치를 개략적으로 나타낸 구성도

도 4는 본 발명에 따른 로더의 아암 평면도

도 5는 도 4의 I-I' 선상의 단면도

도 6은 본 발명에 따른 합착 장치의 상부 스테이지 단면도

도 7a 내지 7d는 본 발명에 따른 상부 스테이지 및 로더의 공정 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

20 : 기판 32 : 아암

32a-32d : 로봇 핑거 33a-33e : 흡착 패드

34 : 씨일재 121, 230 : 상부 스테이지

121d : 흡착 핀

Claims (7)

1. 복수개의 로봇 핑거와, 각 로봇 핑거에 일정 간격을 갖고 형성되어 기판을 흡착하기 위한 복수개의 흡착 패드를 구비한 적어도 하나의 아암과,

   상기 각 흡착 패드에 진공 흡착력을 제공하기 위한 진공 수단과,

   상기 진공 수단과 각 흡착 패드 간에 설치되는 배관을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 로더.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 아암은 전진 및 후진할 수 있을 뿐만 아니라, 적어도 180°회전 가능하게 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 로더.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 배관은 상기 로봇 핑거 내부에 설치됨을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 로더.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 배관은 별도의 호스를 통해 상기 로봇 핑거 외부에 설치됨을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 로더.
5. 진공 상태 혹은 대기압 상태를 선택적으로 이루면서 기판의 반입 또는 반출이 이루어지도록 유출구가 형성된 진공 챔버와;

   상기 진공 챔버 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어 상기 진공 챔버 내부로 반입된 각 기판을 고정하여 합착시키는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와;

   상기 상부 스테이지에 상하 운동 가능하도록 설치되어 상기 진공 챔버내로 로딩되는 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 합착 장치.
6. 외관을 이루는 베이스 프레임;

   상기 베이스 프레임에 장착되는 하부 챔버 유닛 및 상기 베이스 프레임으로부터 자유로운 상태로 상기 하부 챔버 유닛의 상측에 위치되는 상부 챔버 유닛;

   상기 베이스 프레임에 구비되어 상기 상부 챔버 유닛을 상하 이동시키는 챔버 이동 수단;

   상기 각 챔버 유닛의 내측 공간에 각각 구비되어 한 쌍의 기판을 고정하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지;

   적어도 어느 한 챔버 유닛의 면상에 구비되어 각 챔버 유닛간 결합이 이루어질 경우 각 스테이지가 장착되는 공간과 그 외측 공간을 상호 밀폐하는 밀봉수단; 그리고

   상기 상부 스테이지에 상하 운동 가능하도록 설치되어 로딩되는 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 합착 장치.
7. 복수개의 로봇 핑거와, 각 로봇 핑거에 일정 간격을 갖고 형성되어 기판을 흡착하기 위한 복수개의 흡착 패드를 갖는 아암을 구비한 로더와, 상부 스테이지에 상하 운동 가능하도록 설치되어 로딩되는 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀을 구비한 합착 장치를 이용한 액정표시소자의 합착 방법에 있어서,

   상기 로더가 흡착 패드를 이용하여 기판의 배면을 흡착 지지하고 상기 기판을 반전시키는 단계와,

   상기 반전된 기판을 상기 합착 장치의 상부 스테이지 하측에 위치시키는 단계와,

   상기 상부 스테이지에 설치된 흡착 핀을 하강하여 상기 흡착 핀을 통해 상기 기판의 배면을 흡착하는 단계와,

   상기 흡착 패드의 흡착력을 해제하고 상기 로더가 합착 장치로부터 배출되는 단계와,

   상기 흡착 핀을 상승하여 상기 기판을 상기 상부 스테이지에 고정시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 기판 로딩 방법.